Основы баз данных и знаний. Прикладная программа Мicrosoft Аccess. (Тема 9) презентация

1. Основы баз данных и знаний
База данных – это организованная структура для хранения информации. Такое понятие базы данных обусловлено тем, что современные системы управления базами данных (СУБД) позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (то есть программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или с другими программно-аппаратными комплексами. Таким образом, в современных базах данных хранятся не только данные, но и информация. Если в базе данных нет никаких данных, то это все равно полноценная база. В такой базе данных все-таки есть информация – это структура базы. Она определяет методы занесения и хранения данных в базе.
С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Система управления базой данных (СУБД) – это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

В мире существует множество СУБД. Однако большинство из них опирается на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Поэтому рассмотрим и обобщим понятия только одной системы управления базами данных – MS Access, входящей в состав пакета Microsoft Office.
Базы данных могут содержать различные объекты, но основными объектами являются ее таблицы. Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в структуре базы данных являются соответственно поля и записи.
Поля базы определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Изменение состава полей исходной таблицы (или их свойств) приводит к изменению структуры базы данных, то есть создается новая база данных.

2. Модели хранения данных
Данные в БД могут располагаться в соответствие с различными моделями.
Модели данных определяют способы организации данных и связей между ними, а также набор допустимых операций над данными.
Различают:
иерархическую;
сетевую;
реляционную.
В иерархической модели данные, которые планируется разместить в базе, ранжируются по уровням. Каждый элемент данных называется узлом, связи между элементами данных – ветвями.
На самом верхнем уровне размещается обобщающий, структурированный элемент данных – корень. Он имеет связи только с уточняющими элементами следующего по подчиненности уровня. Узлы промежуточных уровней имеют единственную связь с элементами старшего уровня и несколько связей с элементами подчиненного уровня. На низшем уровне располагаются атомарные, неделимые элементы данных – листья, которые связаны только с соответствующим старшим узлом.

Визуально иерархическая модель имеет перевернутую древовидную структуру, в которой реализована строгая подчиненность данных от корня через ветви и узлы к листьям. Соответственным образом осуществляется и доступ к данным.

Иерархическая модель была исторически первой, которую стали применять в базах данных. Это обусловливалось тем, что она напоминает управленческую структуру предприятий, организаций и финансовых учреждений, для которых и проектировались БД, а также соответствует распространенным системам классификации, используемым в естествознании, обществоведении, социологии, технике. Однако из-за своих недостатков (затруднена одновременная обработка данных, располагающихся на одном уровне, но принадлежащих разным узлам; значительным является время доступа к данным низших уровней; дублирование данных; проблемы с организацией многопользовательской работы; сложности обновления и обеспечения целостности данных; невозможность одновременного доступа к одним и тем же данным нескольких пользователей и т.п.) иерархические модели в настоящее время в базах данных практически не используются.

Сетевая модель изображается графовой сетевой структурой. Элементы данных – узлы могут иметь связи со многими другими узлами не обязательно расположенных на соседних уровнях или относящихся к общему исходному узлу. Допускается наличие у узлов множества входных и выходных связей.
Связи между данными могут иметь как двухстороннюю, так и одностороннюю направленность.
Сетевая модель визуально напоминает транспортную сеть между несколькими пунктами. Она лишена многих недостатков, присущих иерархической модели, – не требует разбиения данных по уровням подчиненности, поддерживает связи между элементами одного ранга и далеко стоящими элементами, обеспечивает доступ к одним и тем же данным по нескольким ветвям. Вместе с тем сетевая модель не решает проблем целостности и избыточности данных, сокращения времени доступа к ним. По-прежнему затруднительными являются организация поиска и выборки данных, добавление в базу новых информационных сведений. Сетевые модели в настоящее время также практически не используются.

Реляционная модель – это табличная форма представления данных в виде одной или нескольких взаимосвязанных плоских (двухмерных) таблиц – отношений (relation).
Пример реляционной таблицы, содержащей информацию о курсах валют.

3. Прикладная программа Microsoft Access
3.1. Основные свойства полей таблиц
В СУБД MS Access реализуются следующие основные свойства полей в структурах таблиц базы данных.
Имя поля (заголовок столбца таблицы) – определяет порядок обращения с данными этого поля при автоматических операциях с базой.
Тип поля – определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.
Размер поля – определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.
Формат поля – определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю.
Маска ввода (средство автоматизации ввода) – определяет форму, в которой вводятся данные в поле.
Подпись – определяет заголовок столбца таблицы для данного поля, если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля.
Значение по умолчанию – то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).
Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используетсяправи для данных, имеющих числовой тип, денежный или тип даты).

Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных (проверка ошибочности выполняется автоматически, если задано свойство Условие на значение).
Обязательное поле – свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.
Пустые строки – свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например, текстовым).
Индексированное поле – если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются.
Примечание: перечень приведенных свойств полей относится в основном к полям текстового типа.
Поскольку в разных полях могут содержаться данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа данных.

3.2. Типы данных
Система управления базами данных MS Access поддерживает следующие типы данных.
Текстовый – используется для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов).
Поле Мемо – специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65535 символов).
Числовой – тип данных для хранения действительных чисел.
Дата/время – тип данных для хранения дат и текущего
времени.
Денежный – тип данных для хранения денежных сумм.
Счетчик – специальный тип данных для натуральных уникальных чисел с автоматическим наращиванием (для порядковой нумерации записей).
Логический – тип для хранения логических данных (только два значения Да или Нет).
Поле объекта OLE – специальный тип данных для хранения объектов OLE, например мультимедийных.
Гиперссылка – специальное поле для хранения адресов URL веб-объектов интернета.
Мастер подстановок – это не тип, а объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать из раскрывающегося списка.

3.3. Основные типы объектов
СУБД MS Access позволяет создавать объекты шести основных типов.
Таблицы – это определяющие (основные) объекты любой базы данных. В таблицах хранятся все данные, имеющиеся в базе, и структура базы (поля, их типы и свойства). Создаются в режиме Конструктора, с помощью Мастера таблиц и путем ввода данных. После описания структуры все таблицы БД должны быть сохранены. Каждая из таблиц должна иметь уникальный ключ. Все таблицы должны быть взаимосвязаны. В процессе использования БД содержимое существующих таблиц может быть изменено. В схему БД могут быть включены новые таблицы.
Запросы – это объекты, предназначенные для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователям в удобном виде. С помощью запросов можно выполнять отбор данных; их сортировку и фильтрацию; преобразовывать данные по заданному алгоритму; создавать новые таблицы; выполнять автоматическое заполнение таблиц данными, импортированными из других источников; выполнять простейшие вычисления в таблицах и другое. Создаются в режиме Конструктора или с помощью Мастера запросов на базе таблиц или других запросов. Представляют собой виртуальные таблицы.

Виды запросов
СУБД Microsoft Access предполагает создание и использование
QBE- запросов по образцу и структурированных SQL-запросов.
Запросы по образцу подразделяются на следующие типы:
запросы на выборку:
простые запросы на выборку;
параметрические запросы на выборку;
запросы на выборку с вычисляемыми полями;
перекрестные запросы;
запросы на изменение:
запросы на создание таблицы;
запросы на добавление записей в таблицу;
запросы на удаление записей из таблицы;
запросы на обновление данных в таблицах.
Среди структурированных запросов выделяют:
запросы на объединение;
запросы к серверу;
управляющие запросы;
подчиненные запросы.

Запросы по образцу формируются достаточно просто (с применением Конструктора или Мастера). После сохранения такие QBE-запросы автоматически преобразуются в соответствующие аналоги SQL-запросов. Для создания структурированных запросов требуется знание формата конструкций структурированного языка запросов.
Формы – это средства для ввода и отображения данных. Формы – наглядны, предназначены для работы с данными на экране. В текущий момент отображают содержимое полей одной записи, в том числе графические изображения. Создаются с помощью Мастера форм с использованием одной или нескольких таблиц или запросов. В режиме Конструктора в формы могут быть добавлены вычисляемые поля и управляющие кнопки. Формы, содержащие ключевые и индексируемые поля, могут использоваться для ввода информации в базу данных.
Отчеты – это документированное представление информации из таблиц или запросов БД, предназначенное для вывода на печать. Формируются с помощью Мастер отчетов. Обеспечивают группировку данных и вывод обобщающих сведений. В режиме Конструктора в отчеты могут быть добавлены особые способы формирования итогов.

Страницы – это специальные объекты баз данных (страницы доступа к данным). Это объекты, выполненные в коде HTML, размещаемые на веб-странице и передаваемые клиенту вместе с ней. Обеспечивают доступ к сведениям из таблиц и запросов БД, документов Microsoft Excel и других источников удаленным пользователям за счет представление информации в формате Microsoft Internet Explorer (в виде Web-страниц). Используются для объединения и группировки сведений, для публикации интерактивных отчетов и сводок данных: сводных списков, электронных таблиц, диаграмм, используемых для анализа тенденций и закономерностей. Разрабатываются с использованием Мастера страниц или в режиме Конструктора.
Макросы – представляют собой набор макрокоманд и обеспечивают автоматизацию часто выполняемых задач. Создаются использованием бланка Конструктора. Группа макросов позволяет выполнить несколько задач одновременно. Могут использоваться в других объектах, например, в формах для выполнения операций, связанных с управляющими кнопками, – открытия таблицы, распечатки документа, запуска приложения
Модули – представляют наборы описаний, инструкций и процедур, сохраненных под общим именем для разработки программ на языке Microsoft Visual Basic for Applications. Существуют два основных типа модулей: модули класса, содержащие описания новых объектов, и стандартные модули, доступные для всех процедур БД. Все объекты БД размещаются на диске в одном файле.

3.4. Ключевые поля таблиц
В каждой таблице БД должно быть определено ключевое поле. Этот, так называемый первичный ключ, обеспечивает уникальность записей в таблице, препятствуя вводу повторяющихся данных. С помощью ключа СУБД обеспечивает быстрый поиск требуемых данных, их хранение и обработку.
Microsoft Access предусматривает использование 3-х типов ключевых полей: счетчика, простого ключа и составного ключа.
Счетчик в качестве ключевого поля создается автоматически после подтверждения сохранения таблицы, в которой явно не было указано ключевое поле.
Простой ключ устанавливается разработчиком базы данных. В качестве такого ключа выбирается поле таблицы, содержащее уникальные значения, например, коды изделий или заказов, инвентарные или персонифицированные номера.
Составной ключ определяется в том случае, когда нет возможности выбрать одно поле без повторов и возможных пустых значений. Составной ключ состоит из нескольких полей, значения которых в совокупности являются уникальными.
Простой и составной ключи устанавливаются разработчиком базы данных перед сохранением описания таблицы в режиме Конструктора.

3.5. Типы связей между таблицами
Все таблицы БД должны быть связаны между собой. Поскольку связываются однородные и однотипные поля, обеспечивается целостность данных, а при необходимости – их каскадное обновление и удаление.
СУБД Access поддерживает 2 типа связей между таблицами.
Отношение «1 – 1» («один - к одному») создается в случае, когда оба связываемых поля являются ключевыми или имеют уникальные индексы, не допускающие совпадений.
Отношение «1 - ∞» («один – ко многим») формируется, если со стороны одной таблицы, главной, связывается ключевое поле или поле, имеющее уникальный, не допускающий совпадений индекс, а со стороны другой, подчиненной таблицы связывается однотипное поле, являющееся внешним ключом.
Отношение «∞ - ∞» («многие – ко многим») непосредственно СУБД Access не поддерживается. Однако эта связь может быть задана через промежуточную таблицу с составным ключом.
Установление связей между таблицами именуется схемой данных. Схема данных определяется после описания структуры всех таблиц, задания в таблицах ключевых полей и планирования возможных подстановок данных.
После задания и сохранения схемы данных допускается заполнения таблиц БД.

Первыми следует заполнять таблицы, поля которых являются полями подстановки при заполнении других таблиц. Заполнение таблиц следует осуществлять в режиме просмотра таблицы построчно (по записям). Обязательно заполнение ключевых полей.
3.6. Технология создания новой базы данных
Порядок разработки новой БД в Microsoft Access представляется следующим образом.
1. Создать и сохранить файл новой БД, выполнив команды: Пуск → Все программы → Microsoft Office → Microsoft Access → Команда Файл → Создать → Гиперссылка Новая база данных Определить папку для хранения БД →Ввести имя файла БД → Кнопка Создать.

2. Перейти в режим Конструктора:
Объект Таблицы→ кнопка Создать → Конструктор → ОК
3. В бланке Конструктора описать структуру записей таблицы БД.
4. Установить ключевое поле в таблице: Выделить ключевое поле таблицы → кнопка Ключевое поле.
5. Сохранить таблицу: кнопка Сохранить → Ввести имя таблицы → ОК.
6. Описать структуру записей других таблиц БД, задать в них ключевые поля и сохранить таблицы.
Заполнение таблиц данными
Технология ввода данных в табли­цы производится двумя способами:
• непосредственным вводом данных в ячейки таблицы;
• организацией ввода данных через формы.
При выборе первого способа ввода данных необходимо руко­водствоваться:
• уменьшением вероятности ошибок оператора;
• удобством организации самого процесса ввода данных.
Если таблица базы данных имеет небольшое число полей, ко­торые размещаются на экране монитора, и не связана с другими таблицами, а также если вы создаете некоммерческую систему, то для ввода данных можно не создавать соответствующей формы.

3.7. Технология разработки запросов
Основное назначение любой информационной системы состоит в предоставлении пользователю необходимой и достоверной информации.
Обработка информации, содержащейся в таблицах БД, осуществляется с помощью запросов.
Запросы представляют собой некоторый набор команд, предназначенных для поиска и обработки информации в таблицах по заданным пользователем условиям (значениям полей). В системе ACCESS в зависимости от выполняемых действий можно создавать следующие виды запросов:
• на выполнение действий (на выборку);
• обновление;
• добавление;
• удаление;
• создание таблиц.
Каждый из указанных видов запросов может отличаться технологией их создания и формой представления информации. В зависимости от технологии создания запросы можно подразделить на постоянные и параметрические.
Постоянные запросы — это запросы, условие выбора информации в которых не меняется в течение длительного времени.
Параметрические запросы — это запросы, параметры выбора информации в которых меняются.

Результатом выполнения запросов являются динамические таблицы. По форме динамические таблицы могут быть двух видов:
• таблицы, структура которых соответствует исходной таблице (таблицам) БД;
• кросс – таблицы, структура которых отличается от исходной таблицы (таблиц) БД,
Структура кросс – таблицы отличается от структуры исходной таблицы БД тем, что заголовками столбцов в такой таблице являются не имена, а значения выбранных полей. Такие таблицы формируются с помощью особых видов запросов — перекрестных запросов.
Перекрестные запросы — это запросы, которые применяются для выбора информации с одновременным группированием данных по значениям отдельных полей. При таком запросе данные формируются в виде кросс – таблиц.